铁峰元素MnⅠ、NiⅠ和稀土元素YⅠ、LaⅠ、LaⅡ辐射参数的测量研究
发布时间：2020-07-13 19:24
【摘要】：随着各种大型地基望远镜和太空望远镜等天文观测技术的不断发展，人们获得了大量前所未有的高分辨率、高信噪比的天体光谱。这些高质量光谱为研究各类天体的结构、状态以及演化带来新的机遇和挑战。天体中化学元素的丰度及其演化与很多天体问题密切相关。应用原子谱线的振子强度对天体光谱的强度进行分析可获得天体元素丰度。天文学家根据对丰度分析和合成光谱计算的研究经验指出，实验方法得到的振子强度较理论计算结果更准确。目前，能级自然辐射寿命结合跃迁分支比是获得振子强度最准确和最可靠的实验方法之一。因此，准确充足的原子能级自然辐射寿命、跃迁分支比、振子强度（跃迁几率）对天体物理研究非常重要。 天体光球层光谱中含有大量铁峰元素谱线。由于这些元素具有非常低的电离势，元素主要以一价离子形式存在，中性原子数量很少。然而，正是因为中性原子数量少，光球层某个物理条件的改变可能导致原子数量变化一倍以上，利用中性原子的这种敏感性可以检验天体光球层的理论模型。因此，铁峰元素原子辐射参数的研究非常重要。在天文观测中，人们经常观测到稀土元素光谱，尤其在一些化学特殊星中，稀土元素的丰度是太阳系丰度的103 105倍。研究稀土元素的丰度可以促进化学特殊星中恒星核合成理论的发展。所以，充足准确的稀土元素原子或离子的辐射参数非常重要。鉴于铁峰元素和稀土元素在天体物理中的重要研究价值，本文针对锰、镍、钇和镧四种元素的原子或离子的辐射参数进行测量研究，获得了大量可靠的结果。 本文采用激光诱导等离子体技术获得自由原子或离子，运用时间分辨激光诱导荧光方法将自由原子或离子选择激发到目标能级，再用快的时间探测技术记录自发辐射的荧光衰减曲线。通过对荧光衰减曲线进行e指数拟合或解卷积拟合得到能级寿命。在分支比测量中，使用空心阴极灯获得原子或离子的发射谱。因为谱线经过空心阴极灯窗口、空气、光栅光谱仪和光电倍增管后强度会有所损耗，并且这种损耗随波长变化，所以实验前要测量整套仪器对谱线强度的削弱程度随波长变化的函数关系，即响应曲线。分析同属一个上能级各个谱线的强度并用响应曲线进行修正以获得不同谱线的分支比。已知能级寿命与跃迁分支比可以推导出跃迁几率和振子强度。 运用上述实验方法，本文完成了如下工作：1）测量研究了锰原子能级位于45754.27cm1到54950.81cm1之间的32个激发态能级寿命和镍原子能级位于28578.018cm1到50851.199cm1之间的17个激发态能级寿命。据我们所知，26个锰原子能级寿命和9个镍原子能级寿命是文献中未见报道的。2）测量研究了镧原子及一价离子共60个能级寿命，其中40个为镧原子能级寿命，能级分布在24507.87cm1到52030.4cm1之间；20个为镧一价离子能级寿命，能级分布在26414.01cm1到56035.70cm1之间。据我们所知，34个镧原子能级寿命和17个镧一价离子寿命是文献中未见报道的。此外，根据电偶极跃迁选择定则确定了镧原子能级51939.2cm1和52030.4cm1的总角动量量子数J值。3）测量研究了钇原子能级位于27824.50cm1到50254.0cm1之间的34个能级寿命，其中27个结果是文献中未见报道的。应用空心阴极灯发射光谱法测量研究了钇原子64条谱线的分支比，结合本文测量的12个钇原子能级寿命确定了这些谱线的跃迁几率和振子强度。所有能级寿命和大部分分支比、跃迁几率、振子强度的误差都在10%以内。 总之，本文测量的能级寿命、分支比、跃迁几率以及振子强度对天体物理学研究来说是一类极其重要的原子数据。精确的原子数据可以帮助建立完善的天体理论模型、确定天体元素丰度以及检验恒星核合成理论。除此之外，这些原子数据也对高等原子结构理论的发展、等离子体诊断以及核反应过程模拟等许多领域具有不可替代的重要科学和应用价值。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O562.3
【图文】：
21 2 12）表明在指数衰减曲线 e rt上叠加一个频率为 的调调制信号称为量子拍，如图 2.8 所示。量子拍给荧光信号拟合带来EfE2E1Ej图 2.7 短脉冲激光相干激发两个能级
( ) ( ) /ij i ij ijI t N t A h ………………………………（几率根据（2.17）式可以表达成：( )( )ij ijijiI tAN t h ……………………………………（2.18）式带入（2.16）式得：ij ij ij ijijij ik ikikj kkA I IRA II …………………………（ij ij ijI I 表示光子流强度。因此，实验上可以通过光电倍增管探测每个ij 的荧光强度（光子流强度）来得到分支比。.2 用发射光谱法对分支比的测量
分支比实验要求分光仪器具有很高的光谱分辨本领。本文使用仪进行分光，其内部装有三块刻线分别为 2400、1800 和 600 g/cm 的闪应的闪耀波长分别为 240，500 和 1000 nm。当入射狭缝和出射狭缝为，三块光栅的分辨率可以达到 0.015、0.03 和 0.06 nm。因为谱线经过空窗口、空气、光栅光谱仪和光电倍增管后强度会有所减弱，并且减弱的图 2.10 实验采用的响应曲线
本文编号：2753873
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O562.3
【图文】：
21 2 12）表明在指数衰减曲线 e rt上叠加一个频率为 的调调制信号称为量子拍，如图 2.8 所示。量子拍给荧光信号拟合带来EfE2E1Ej图 2.7 短脉冲激光相干激发两个能级
( ) ( ) /ij i ij ijI t N t A h ………………………………（几率根据（2.17）式可以表达成：( )( )ij ijijiI tAN t h ……………………………………（2.18）式带入（2.16）式得：ij ij ij ijijij ik ikikj kkA I IRA II …………………………（ij ij ijI I 表示光子流强度。因此，实验上可以通过光电倍增管探测每个ij 的荧光强度（光子流强度）来得到分支比。.2 用发射光谱法对分支比的测量
分支比实验要求分光仪器具有很高的光谱分辨本领。本文使用仪进行分光，其内部装有三块刻线分别为 2400、1800 和 600 g/cm 的闪应的闪耀波长分别为 240，500 和 1000 nm。当入射狭缝和出射狭缝为，三块光栅的分辨率可以达到 0.015、0.03 和 0.06 nm。因为谱线经过空窗口、空气、光栅光谱仪和光电倍增管后强度会有所减弱，并且减弱的图 2.10 实验采用的响应曲线
【参考文献】
相关博士学位论文 前1条
1 张巍;天体光谱中几种重要原子离子的能级自然辐射寿命的测量[D];吉林大学;2011年
本文编号：2753873
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